一種氧化、還原雙效微電解復合反應器及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明專利技術主要用于廢水處理，屬于環境保護領域。
【背景技術】
[0002] 鐵碳微電解是通過鐵和碳之間存在電位差，從而在水中形成無數個微小的原電池 來對廢水進行處理的方法。鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵肩和活性炭或者焦 炭。鐵和碳的顆粒均與溶液接觸，同時鐵和碳之間保持接觸，可進行電子的轉移。當將其浸 入電解質溶液中時，由于Fe和C之間存在1. 2V的電極電位差，因而會形成無數的微電池系 統，在其作用空間構成一個電場。在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組 分發生氧化還原反應。
[0003] 當廢水與鐵碳接觸后發生如下電化學反應： 陽極：Fe-2e-Fe2+Eo(Fe/Fe) =一0.4V陰極：2H++2e-Η2Eo(Η+/Η2) = 0V 整體體現出還原的性質，將電解質中的成分還原； 當有氧存在時，陰極反應如下： 02+4H++4e- 2Η20 Eo(02)= +1. 23V 02+2H20+4e- 40 - Eo(02/0H-) = +0· 41V 整體體現出氧化的性質，將電解質中成分氧化； 由此可以看出，鐵碳微電解在不同條件下可以使電解質溶液整體發生氧化反應或者是 還原反應。但是，在現有的鐵碳微電解反應器均是采用其單一功能，其中氧化功能應用最為 廣泛，即具有曝氣性能的反應器應用最多，用于處理不同行業產生的含有機物廢水，以將廢 水中大分子有機物分解為小分子有機物，沒有出現能將鐵碳微電解氧化、還原性質均能實 現的雙效反應器。
【發明內容】
[0004] 本發明技術針對現在鐵碳微電解反應器只利用其單一功能的缺陷，公開了一種氧 化、還原雙效微電解復合反應器。
[0005] 本發明一種氧化、還原雙效微電解復合反應器，其特征在于，所述的反應器內含有 特種鐵碳催化填料、無氧攪拌系統和有氧攪拌系統。
[0006] 進一步地，所述雙效微電解復合反應器，包括筒體和特種鐵碳催化填料，所述筒體 中心設有通道擋板，所述通道擋板為帶有篩孔的圓柱形擋板，所述特種鐵碳催化填料填裝 于通道擋板與筒體之間形成的填料區內；所述通道擋板內部設有循環管道，所述循環管道 通過栗與筒體上端相連；所述填料區底部設有微孔曝氣板，所述微孔曝氣板與曝氣發生器 相連；所述筒體底端設有入水口，頂部設有出水口；所述入水口高度高于填料區底部，所述 出水口高度高于整個循環管道。其中，通過栗的作用使水經過循環管道進行循環流通或通 過微孔曝氣板曝無氧氣體，從而形成無氧攪拌系統；通過微孔曝氣板曝含氧氣體，形成有氧 攪拌系統。
[0007] 進一步地，所述特種鐵碳催化填料，是將氯化稀土材料負載到常規的鐵碳填料上。 所形成的特種鐵碳催化填料，催化效果好，反應速度快。
[0008] 所述的氯化稀土優選為氯化鑭、氯化鈰稀土。
[0009] 所述通道擋板頂部設有單向閥，用于增強有氧攪拌或無氧攪拌的效果。
[0010] 所述曝氣發生器為空氣曝氣發生器、臭氧曝氣發生器或者氮氣曝氣發生器。
[0011] 所述的反應器筒體內壁設有紫外燈，頂部設有排氣管，所述的紫外燈在進行有氧 攪拌系統使用時打開，無氧攪拌系統使用時關閉；所述排氣管內裝有還原物質，避免在進行 有氧曝氣時造成臭氧超標的問題；所述還原物質為活性炭或者鐵粉或者兩者的組合。
[0012] 本發明還提供所述雙效微電解復合反應器在廢水處理中的應用。
[0013] 優選的，用于廢水處理工藝中，廢水的最佳pH為2-6。
[0014] 本發明還提供所述雙效微電解復合反應器在含有重金屬和磷元素的廢水處理中 的應用。
[0015] 所述反應器在重金屬和磷元素中的具體應用方法為：調節廢水的pH至2-4左右， 溫度在10-40°C之間，曝氣攪拌l-3h。
[0016] 本發明所述的新型重金屬廢水預處理反應器，其中的鐵碳材料每12個月人工更 換一次即可。相對于現有技術，本發明所述的氧化、還原雙效微電解復合反應器，當采用栗 和循環管道進行水力攪拌或通過氮氣曝氣發生器曝氮氣的時候，發生還原反應，當打開空 氣曝氣發生器或臭氧曝氣發生器曝含氧氣體的時候，則發生氧化反應。在污水處理中，當需 要處理含重金屬廢水、高硝態氮等廢水時，則使用水力攪拌或者氮氣曝氣，使其發生還原反 應；在處理高C0D、有機磷等廢水時，則打開有氧攪拌系統，使其發生氧化反應。
[0017] 本發明相對于現有技術的優勢： 1、一個反應器能夠同時實現氧化和還原反應。本專利發明了能夠實現氧化、還原的 雙效微電解復合反應器，在進行曝氣攪拌時，發生的是氧化反應，用于去除廢水中是有機成 分，在進行水力攪拌時，發生的還原反應，用于去除廢水中的重金屬元素以及需要還原處理 的污染因子。因此，本發明只要改變反應器溶液的攪拌方式就行控制其氧化、還原反應的發 生，實現氧化、還原雙效的功能，而現有的鐵碳微電解反應器只能實現其中的一種功能，本 發明具有重大創新性。
[0018]、同時去除重金屬元素和磷元素。一般電鍍廢水因使用萃取劑，會同時含有重金屬 和有機磷兩種污染因子。利用本發明中反應器，通過有氧曝氣，可以同時去除重金屬元素和 有機磷，同時改變兩者在廢水中的存在形態，使其轉變為易于沉淀和去除的形態，為下一步 徹底去除工藝做好準備。
[0019]、降低了廢水處理成本。在重金屬廢水處理流程中，減少了反復調酸和調堿工序中 的酸堿使用量，降低了藥劑使用成本；在有機磷廢水中，其減少了芬頓反應中亞鐵離子的消 耗，直接利用鐵碳反應中亞鐵離子的生成。因此，本發明專利可有效減少藥劑使用成本，簡 化了處理工藝，減少了水處理的占地面積，大大降低了廢水的處理成本。
[0020] 、應用范圍廣泛。本發明專利中的反應器可以通過攪拌方式控制整體反應的性質， 實現氧化和還原的功能。因此，本發明中的反應器可以應用于更多的領域，如高C0D廢水、 有機磷廢水等，需要氧化處理的廢水，也可以應用在含重金屬廢水，如電鍍行業廢水、采選 廢水以及有色金屬冶煉廢水中，需要還原處理的廢水，其應用領域十